Einstein'ın muhteşem hatası: Birebir durumlar

İçindekiler

1. Giriş
2. Albert Einstein ve Kuantum Mekaniği
3. EPR Kağıdı ve Kuantum Fiziğinin Yeni Anlaşılması
4. Kuantum Mekaniğinin Temelleri
5. Albert Einstein'ın Eleştirisi ve Kuantum Mekaniğine Alternatif Yaklaşımlar
6. John Bell ve EPR Argümanının Test Edilmesi
7. Deneylerin Sonuçları ve Kuantum Mekaniğinin Doğrulanması
8. Kuantum Bilgi ve Bilgisayarlar
9. Işık Hızından Daha Hızlı İletişim ve Gönderim
10. Sonuçlar ve Gelecek İçin Potansiyel

🧪 Albert Einstein ve Kuantum Mekaniği

Albert Einstein, fotoelektrik etki kuramıyla kuantum mekaniğinin başlatılmasında önemli bir rol oynadı, ancak bu teoriye olan felsefi çekinceleri nedeniyle derin bir rahatsızlık yaşadı. Çoğumuz hala onu E=mc^2'yi türetmekle hatırlasak da, onun fizik alanındaki son büyük katkısı aslında genç meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte yazdığı 1935 tarihli bir makaledir. Bu EPR makalesi, uzun süre 1980'lere kadar garip bir felsefi dipnot olarak kabul edilirken, şu anda kuantum fiziğinin yeni bir anlaşılmasında merkezi bir rol oynamaktadır. Makale, ikisi ölçülebilir özelliklere sahip olmak üzere çift parçacıklar üreten bir kaynağı ele alarak başlar. Her bir ölçümün iki eşit olasılığa sahip sonucu vardır: birinci özellik için sıfır veya bir, ikinci özellik için A veya B. Bir ölçüm yapıldığında, aynı parçacığın aynı özelliğinin sonraki ölçümleri aynı sonucu verecektir. Bu senaryonun garip sonucu, tek bir parçacığın durumunun ölçülünceye kadar belirlenmez olması değil, ölçümün durumu belirlemesidir. Dahası, ölçümler birbirlerini etkiler. Bir parçacığı 1 durumunda ölçerseniz ve ardından ikinci bir tür ölçüm yaparsanız, A veya B elde etme şansınız %50 olacaktır, ancak birinci ölçümü tekrarladığınızda, parçacığın zaten bir kez ölçüldüğüne rağmen sıfırı elde etme şansınız %50 olacaktır. Yani ölçülen özelliği değiştirmek, orijinal sonucu karıştırır ve yeni, rastgele bir değere izin verir. İşler, her iki parçacığı da incelediğinizde daha da garipleşir. Parçacıkların her biri rastgele sonuçlar üretecektir, ancak ikisini karşılaştırırsanız, her zaman mükemmel bir şekilde ilişkilendiklerini bulacaksınız. Örneğin, her iki parçacık da sıfır olarak ölçüldüğünde, ilişkiler her zaman geçerlidir. İki parçacığın durumu birbiriyle etkileşiktir. Birini ölçerseniz, diğerini de mutlak bir kesinlikle bilebilirsiniz. Ancak bu etkileşim, Einstein'ın ünlü görelilik teorisine meydan okur çünkü parçacıklar arasındaki mesafe sınırlayacak bir şey yoktur. Birini öğlen New York'ta ve diğerini bir nanosaniye sonra San Francisco'da ölçerseniz, hala tam olarak aynı sonucu elde edersiniz. Ancak ölçüm değeri, bu durumda, bir parçacığın diğerine bir tür sinyal göndermesini gerektirir ve bu sinyal ışık hızının 13,000,000 katı hızda gitmelidir ki bu, görelilik kuramına göre imkansızdır. Bu nedenle, Einstein, bu etkileşimi "spuckafte ferwirklung" olarak tanımlayarak entanglementi yani birbirine bağlılık durumunu reddetmiştir. Ona göre kuantum mekaniği eksik olmalı ve ikisi de bize gizlenen önceden belirlenmiş durumlara sahip bir gerçekliğin sadece bir yaklaşımı olmalıydı. Niels Bohr liderliğindeki geleneksel kuantum teorisi destekçileri ise kuantum durumlarının gerçekten temelde belirlenemez olduğunu ve entanglementin bir parçacığın durumunu uzaktaki ortağından etkilenmesine izin verdiğini savunmuşlardır. 30 yıl boyunca, fizikte bir çıkmaza girildi ve işte bu noktada John Bell, EPR argümanını test etmenin kilit noktasının, iki parçacığa farklı ölçümlerle bakmak olduğunu anladı. Einstein, Podolsky ve Rosen tarafından desteklenen yerel gizli değişken teorileri, 1A veya B0 gibi sonuçları elde etme sıklığını sınırlıyorlar çünkü sonuçlar önceden tanımlanmış olmalıdır. Bell, durumun gerçekten ölçülünceye kadar belirlenmedik olduğu saf kuantum yaklaşımının farklı sınırlara sahip olduğunu ve önceden belirlenen senaryoda imkansız olan karışık ölçüm sonuçlarını tahmin ettiğini gösterdi. Bell, EPR argümanını nasıl test edeceklerini bulduktan sonra fizikçiler bu işe koyuldular. 70'lerde John Clauster ve 80'lerin başında Alain Aspect ile başlayarak, düzinelerce deney EPR'nin tahminini test etti ve hepsi aynı sonucu buldu: kuantum mekaniği doğrudur. Birbirlerine bağlı parçacıkların belirsiz durumları arasındaki ilişki gerçektir ve daha derin bir değişkenle açıklanamaz. EPR makalesi yanlış çıktı, ama muhteşem bir şekilde yanlış çıktı. Fizikçilerin kuantum fiziğin temelleri hakkında derin düşünmelerine yol açtı ve teorinin daha da gelişmesine yardımcı oldu. Ayrıca, kuantum bilgi gibi konuların araştırılmasını da başlattı, şu anda gelişmekte olan bir alana sahip ve eşi benzeri olmayan güce sahip bilgisayarların geliştirilmesine olanak tanıyabilir. Ne yazık ki, ölçülen sonuçların rastgele olması, ışıktan daha hızlı iletişim veya gönderim gibi bilim kurgu senaryolarını engeller. Dolayısıyla, şimdilik görelilik güvendedir. Ancak kuantum evreni, Einstein'ın inanmak istemeyebileceğinden çok daha garip bir halde bulunmaktadır.